После смерти Григория Демидова, последовавшей в ноябре 1761 года, эта группа заводов была поделена на три части, по числу сыновей покойного.
Старший сын, Александр Григорьевич Демидов (будущий создатель Молебского завода), получил Суксунский, Бымовский, Ашапский, Шаквинский и неработающий Тисовский заводы. Вскоре Александр купил у своего брата Павла Уткинский и Камбарский заводы за 75 тысяч рублей. Из трех братьев Александр оказался самым предприимчивым.
«Генеральная ведомость», составленная Берг-коллегией в 1797 году, зарегистрировала за ним семь заводов вместо четырех, полученных в наследство. И все заводы числились работающими. Заводы нового владельца стали именоваться «Суксунским округом» действительного статского советника А. Г. Демидова.
В округе остался лишь один завод в Старой Утке, который выплавлял чугун, остальные же заводы домен не имели и только выплавляли железо из староуткинского чугуна. Из-за дальности перевозок чугуна из Утки в Суксун и Тис (130 верст) гужевым транспортом в зимний период и летним сплавом в Камбарский железоделательный заводы работали не на полную мощность, часто простаивали. В результате росла стоимость металла. В сложившейся ситуации возникла острая нужда в строительстве нового доменного завода, который имел бы свою руду, леса и находился бы в непосредственной близости к железоделательным заводам.
Место, отвечающее всем этим требованиям, было найдено в 35 верстах от Суксунского и Тисовского заводов. Имелась река для заводского пруда, оплавная река и рудная база. Вокруг стояли девственные леса.
Первое намерение о строительстве нового доменного завода у А. Г. Демидова появилось в 1775 году, когда главная Суксунская контора донесла ему весть о найденном на реке Молебке, правом притоке р. Сылвы, «свободном и способном к построению доменного и молотового заводов месте».
В доношении Главного правления Сибирских, Казанских и Оренбургских заводов в Государственную Берг-коллегию от 23 августа 1779 года № 3517 говорится: «Сего августа в здешнюю Главного заводов Правления канцелярии пермского горного начальств доношением объявило, что присланным в оное 19 февраля сего года Суксунская Берг-коллегия советника Александра Демидова заводская контора доношением прописывая таковой от нее в то начальство 1775 года в июне месяце о найденном посланными ее служителями в Кунгурском уезде по речке Молебной при впадении в реку Сылву с правой стороны, близ устья оной свободном и способном к построению доменного и молотового производства месте которое-де к тому и по свидетельству нарочно присланного начальств в том же году унтершахтмейстера Егора Кузнецова и отводу с ограничением на шестидесятилетнее время порожних лесов оказалось способно…»
Однако, официальное разрешение на строительство завода было получено лишь спустя несколько лет. Долгая переписка между Берг-коллегией и Демидовым закончилась в 1782 году. Именно этот год и принято считать датой основания Молебского железоделательного завода.
Строительство началось с возведения плотины. Речка Молебка (Молебная) была перегорожена перпендикулярно оси ее поймы земляной плотиной высотой 10,5 метра, длиной более двухсот метров, при ширине: по низу — 55 метров, по верху — 30 метров. По данным краеведа Сергея Беляевских, внутри плотины по всей её длине сделан шпунтовый ряд из брусьев 176×18 сантиметров. Напор воды, созданный плотиной, был равен 7,7 метра. Зеркало пруда равнялось по площади 58 гектарам. Весенний водоспуск плотины был расположен в русле реки. Его ширина — 12 метров, а полная длина — почти сорок два метра. Флютверы (запоры) имели высоту две сажени и 2,5 аршина (сажень — 2–1,33 м, аршин — 71,1 см), ширину пять саженей и два аршина. Для работ железоделательной фабрики сделан второй прорез (водоспуск), где вода была заключена в деревянные трубы (лари), подведенные к рабочим водяным колесам. Конструкция водоспусков свайно-ряжевая, устойчивой каменной кладки на известняковом растворе, а основанием им служил ряж из лиственничных бревен более 35 сантиметров в диаметре. Исток речки находится в 5 километрах севернее станции Кордон. Её длина около 30 километров, а площадь водостока равна 29 квадратным километрам. Основное течение реки — с севера на юг. Ширина долины реки Молебке колеблется в пределах от 250 до 350 метров, высота коренных берегов над длинной — около 50 метров. Коренные породы берегов речной долины — песчаники, покрытые сверху слоем глины. Породы поймы — глины и суглинки с примесью щебня. Ширина русла реки около 20 метров. Высота бровок берегов над меженью (самая низкая вода) в среднем 3 метра, глубина воды в межень — 0,5 метра, максимальный горизонт весеннего паводка 2,7 метра.